tc4-6061复合板热轧复合工艺及有限元模拟

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1、硕士学位论文MASTERDISSERTATION论文题目TC4-6061复合板热轧复合工艺及有限元模拟作者姓名梁立麟学位类别工程硕士指导教师王强副教授2015年5月中图分类号：TG335.8学校代码：10216UDC：620密级：公开工程硕士学位论文（应用研究型）TC4-6061复合板热轧复合工艺及有限元模拟硕士研究生：梁立麟导师：王强副教授副导师周鹤龄高级工程师申请学位：工程硕士工程领域：机械工程所属学院：机械工程学院答辩日期：2015年5月25日授予学位单位：燕山大学ADissertation

2、inMechanicalEngineeringFINITEELEMENTSIMULATIONOFTHEHOTROLLBONDINGPROCESSOFTC4-6061LAMINATEDCOMPOSITEByLiangLilinSupervisor:AssociateProf.WangQiangYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《TC4-6061复合板热轧复合工艺及有限元模拟》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学

3、位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《TC4-6061复合板热轧复合工艺及有限元模拟》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有

4、关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要TC4-6061钛铝合金复合板同时兼有两种组元合金的优点，是一种重量轻，强度高，耐磨，耐腐蚀的优质材料，在航空、航天、汽车、石油化工和生活用品等领域具有非常广阔的应用前景。本文采用经典复合板理论对TC4-6061复合板的力

5、学性能进行了计算，利用有限元软件DEFORM模拟了TC4-6061复合板的热轧复合过程，并利用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）对模拟结果进行了试验验证。基于经典复合板理论推导出了TC4-6061复合板的刚度和强度计算公式，计算出不同包覆率的TC4-6061复合板的刚度、强度和比刚度、比强度。计算结果表明：随着钛合金层相对厚度的增加，TC4-6061对称复合板的拉伸刚度、弯曲刚度、拉伸强度和弯曲强度都迅速增加，拉伸比刚度和拉伸比强度变化不大，弯曲比刚度和弯曲比强度呈先增加后减小的趋势。包覆

6、率在0.3~0.6范围内，TC4-6061对称复合板的力学性能较好。利用DEFORM-2D软件对TC4-6061复合板的热轧复合过程进行了有限元模拟，提出了TC4-6061复合板接触界面结合状况的预判模型。分析了不同压下量、不同轧制温度下复合板中的应力场、应变场、速度场和温度场分布，得出其轧制过程的变形规律。模拟结果表明轧制温度在350℃到450℃之间时，两种金属能够形成复合的临界压下率在25%左右。轧制温度在350℃时，当压下率超过30%时复合板的结合效果较好，而轧制温度在400℃到450℃之间

7、时，只要压下率超过25%时两种金属就能形成良好结合。在轧制温度在350℃~450℃内，当压下率在30%到35%之间时轧辊对两种合金板已复合的部分破坏程度较大，而且轧制温度越低破坏程度越大。对TC4-6061复合板的热轧复合工艺进行了试验验证，确定了热轧工艺参数。对不同轧制温度、不同压下率条件下制备出的TC4-6061复合板进行了SEM和EDS分析，验证了有限元模拟结果的准确性。并对TC4钛合金和6061铝合金的结合界面进行了分析，用表面薄膜破裂机理解释了两种金属的结合机制。关键词：TC4-6061

8、复合板；复合轧制；有限元模拟；结合机理；力学性能IAbstractTC4-6061laminatedcompositewiththeattractivepropertiesoftitaniumalloysandaluminumalloysisalightweight,high-strength,hard-wearing,anti-corrosionandlowcostmaterial,whichcansatisfythespecialengineeringdemandsofspac